Prototipos experimentales modernos: la colonia de Schorlemerallee y las villas Am Rupenhorn de los Luckhardt y Anker. Berlín 1924-1930

La colonia experimental de Schorlemerallee y las villas Am Rupenhorn son dos proyectos concluidos en 1930 por los hermanos Wassili y Hans Luckhardt con Alfons Anker en Berlín. Ambos proyectos forman parte del mismo proceso, que comienza en la Colonia -una exploración sobre el lenguaje moderno en una serie de fases sucesivas- y culmina con las Villas. Éstas últimas, realizadas inmediatamente después de la Colonia, son la síntesis de esa experiencia, aunque finalmente acabaron trascendiéndola, ya que se convirtieron en un modelo sobre la casa en la naturaleza, sobre la idea de la villa clásica y sobre los nuevos modos de habitar, alcanzando con el tiempo la condición de canon moderno. A pesar de ello, no es esta condición lo más importante. Lo singular en este caso, es el propio proceso de proyecto –Colonia versus Villas- un verdadero experimento en su concepción, método y resultados, a través del cual sus autores investigan nuevas tecnologías aplicadas a nuevas formas de habitar y desarrollan un nuevo lenguaje, cuyo resultado son unos prototipos tecnológicos, con los que pretenden, como diría Mies van der Rohe: “Me he esforzado por construir una arquitectura para una sociedad tecnológica. He intentado que todo resultara razonable y claro.....para que cualquiera pueda hacer arquitectura.” El momento y lugar no pueden ser más propicios: Berlín entre 1924 y 1930, en el mismo origen del Movimiento Moderno. El experimento se plantea con auténtico rigor científico. Los arquitectos diseñan, construyen y financian su proyecto, controlando todas sus variables. Especialmente, por lo insólito, es el control de la variable económica. Porque este factor, la economía, es para ellos una clave fundamental del proceso. Se trataba de demostrar que la Nueva Arquitectura (o Neues Bauen, como les gustaba denominarla) era capaz de construir mejor y más rápido la vivienda para una nueva sociedad. La revolución y la vanguardia van de la mano: son el Zeitgeist o espíritu de la época, un contexto que es parte sustancial del proceso, y como lo calificarían los Smithson, un contexto heroico. El concepto se centra en la tríada Bauhaus: diseño + tecnología x economía. En cuanto al método, se fijan una serie de parámetros –las variables del experimento- que se agrupan en tres categorías distintas: topología, tipología y tecnología. La combinación de las variables de cada categoría dará lugar a un sistema con unas características determinadas: una definición del espacio, una forma, un lenguaje y una tecnología, características que permiten establecer las reglas para su desarrollo. Los sistemas resultantes son tres, denominados según su doble condición tipológica/ tecnológica: 1. Sistema de muro de carga: Viviendas adosadas en zig-zag o Mauerwerksbauten. 2. Sistema de esqueleto de acero: Viviendas aisladas o Stahlskelettbauten 3. Sistema de hormigón armado: Viviendas en hilera recta o Betonbauten Las villas Am Rupenhorn se plantean a continuación como verificación de este proceso: la síntesis de las categorías desarrolladas en la Colonia. Pero llegan en un momento de gracia, justo cuando los Luckhardt y Anker se encuentran profundamente implicados en el proceso de desarrollo de un nuevo lenguaje y con la reciente experiencia de la Colonia, que ha sido un éxito en casi todos los aspectos posibles. “En 1930, están en la cumbre”, como diría su mejor crítico y antiguo colaborador: Achim Wendschuh. En las Villas, los arquitectos integran su lenguaje, ya plenamente moderno, con sus experiencias previas: las que los relacionan con su reciente expresionismo (que se podría calificar como Kunstwollen) y con la tradición clásica de la cultura arquitectónica alemana: el sentido del material que deben a Semper y la sensibilidad hacia el paisaje, que toman de Schinkel. El extraordinario interés de las Villas se debe a factores como el tratamiento de la relación dual, poco habitual en la arquitectura moderna, la síntesis de lenguajes y las circunstancias de su momento histórico, factores que las han convertido en una propuesta única e irrepetible de una de las vías experimentales más interesantes y desconocidas de la Modernidad. ABSTRACT The experimental Housing Estate of Schorlemerallee and the Am Rupenhorn Villas are two projects completed by the brothers Wassili and Hans Luckhardt with Alfons Anker in Berlin in 1930. Both projects are part of the same process, starting with the Housing Estate --an exploration of the modern language in a series of phases- which culminates with the Villas project. The Villas Am Ruperhorn, designed immediately after the Housing development, are the synthesis and crowning point of this experience, even finally over passing it, since they have become a model of the house in nature, related with both the ideal of the classical villa and the new ways of life, reaching the condition of a modern canon. However, this is not its most important issue. The most remarkable condition is the project process itself -Housing versus Villas- a true experiment in concept, method and results, in which the authors research new technologies for new ways of living, developing an innovative language, with results in new prototypes, in the way Mies van der Rohe was looking for: “I have tried to make an architecture for a technological society. I have wanted to keep everything reasonable and clear… to have an architecture that anybody can do." The time and place could not be more favourable: Berlin from 1924 to 1930, in the very origin of Modern Movement. The experiment takes place with genuine scientific accuracy. Architects design, build and finance their own project, controlling all variables. Especially, and quite unusual, the control of the economic variable. Precisely the economic factor is for them a fundamental key to the process. It was shown to prove that the new architecture (or Neues Bauen, as they liked to call it) was able to build not only faster, better and more efficient dwellings for a new society, but also at lower cost. Revolution and Avant-garde use to move forward together, because they share the Zeitgeist --or time's spirit--, a context which is a substantial part of the process, and as the Alison & Peter Smithsons would describe, an heroic context. The concept focuses on the Bauhaus triad: Design + Technology x Economy. For the method, a number of variables are fixed --the experimental parameters-- that are later grouped into three distinct categories: Topology, Typology and Technology. The combination of these variables within each category gives way to several systems, with specific characteristics: a definition of space, a form, a language and a technology, thus allowing to establish the rules for its development: The resulting systems are three, called by double typological / technological issue: 1. Terraced Housing in zig-zag or Mauerwerksbauten (bearing wall system) 2. Detached Housing or Stahlskelettbauten (steel skeleton system) 3. Terraced Housing in one row or Betonbauten (reinforced concrete system) The Am Rupenhorn Villas are planned as the check of this process: the synthesis of the categories developed all through the Housing Estate research. The Am Ruperhorn project is developed in a crucial moment, just as the Luckhardts and Anker are deeply involved in the definition process of a new language after the recent experience of Schorlemerallee, which has been a success in almost all possible aspects. "In 1930, they are on the top” has said his best critic and long-time collaborator, Achim Wendschuh. In the Villas, the authors make up their fully modern language with their own background, related with their recent Expressionist trend (Kunstwollen) and with the classical tradition of the German architectural culture: the notion of material related with Semper and the sensible approach to the landscape, linked with Schinkel. Its extraordinary interest lay on diverse factors, such as dual relationships, unusual in modern architecture, synthesis of languages and circumstances of their historical moment, all factors that have become a unique and unrepeatable proposal in one of the most extraordinary experimental ways of Modernity.

Hacia un modelo dinámico para la isla de calor urbana de Madrid = Towards a Dynamic Model for the Urban Heat Island of Madrid

Esta investigación se enmarca dentro del proyecto MODIFICA (modelo predictivo - Edificios - Isla de Calor Urbano), financiado por el Programa de I + D + i Orientada a los Retos de la sociedad 'Retos Investigación' de 2013. Está dirigido a desarrollar un modelo predictivo de eficiencia energética para viviendas, bajo el efecto de isla de calor urbano (AUS) con el fin de ponerla en práctica en la evaluación de la demanda de energía real y el consumo en las viviendas. A pesar de los grandes avances que se han logrado durante los últimos años en el rendimiento energético de edificios, los archivos de tiempo utilizados en la construcción de simulaciones de energía se derivan generalmente de estaciones meteorológicas situadas en las afueras de la ciudad. Por lo tanto, el efecto de la Isla de Calor Urbano (ICU) no se considera en estos cálculos, lo que implica una importante falta de precisión. Centrado en explorar cómo incluir los fenómenos ICU, el presente trabajo recopila y analiza la dinámica por hora de la temperatura en diferentes lugares dentro de la ciudad de Madrid. Abstract This research is framed within the project MODIFICA (Predictive model - Buildings - Urban Heat Island), funded by Programa de I+D+i orientada a los retos de la sociedad 'Retos Investigación' 2013. It is aimed at developing a predictive model for dwelling energy performance under the Urban Heat Island (UHI) effect in order to implement it in the evaluation of real energy demand and consumption in dwellings. Despite great advances on building energy performance have been achieved during the last years, weather files used in building energy simulations are usually derived from weather stations placed in the outskirts of the city. Hence, Urban Heat Island (UHI) effect is not considered in this calculations, which implies an important lack of accuracy. Focused on exploring how to include the UHI phenomena, the present paper compiles and analyses the hourly dynamics of temperature in different locations within the city of Madrid.

Estudio del radón en viviendas mediante modelos de minería de datos basados en cubos OLAP

En esta tesis doctoral se estudian las variaciones de radón en el interior de dos viviendas similares de construcción nueva en Madrid, una de ellas ocupada y la otra no, que forman parte del mismo edificio residencial. La concentración de radón y los parámetros ambientales (presión, temperatura y humedad) se midieron durante ocho meses. La monitorización del gas radón se realizó mediante detectores de estado sólido. Simultáneamente, se adquirieron algunas variables atmosféricas de un modelo atmosférico. En el análisis de los datos, se utilizó principalmente el método de la Transformada Wavelet. Los resultados muestran que el nivel de radón es ligeramente más alto en la vivienda ocupada que en la otra. A partir del análisis desarrollado en este estudio, se encontró que había un patrón específico estacional en la concentración de radón interior. Además, se analizó también la influencia antropogénica. Se pudieron observar patrones periódicos muy similares en intervalos concretos sin importar si la vivienda está ocupada o no. Por otra parte, los datos se almacenaron en cubos OLAP. El análisis se realizó usando unos algoritmos de agrupamiento (clustering) y de asociación. El objetivo es descubrir las relaciones entre el radón y las condiciones externas como la presión, estabilidad, etc. Además, la metodología aplicada puede ser útil para estudios ambientales en donde se mida radón en espacios interiores. ABSTRACT The present thesis studies the indoor radon variations in two similar new dwellings, one of them occupied and the other unoccupied, from the same residential building in Madrid. Radon concentration and ambient parameters were measured during eight months. Solid state detectors were used for the radon monitoring. Simultaneously, several atmospheric variables were acquired from an atmospheric model. In the data analysis, the Wavelet Transform Method was mainly used. The results show that radon level is slightly higher in the unoccupied dwelling than in the other one. From the analysis developed in this study, it is found that a specific seasonal pattern exists in the indoor radon concentration. Besides, the anthropogenic influence is also analysed. Nearly periodical patterns could be observed in specific periods whether dwelling is occupied or not. Otherwise, data were stored in cubes OLAP. Analysis was carried out using clustering and association algorithms. The aim is to find out the relationships among radon and external conditions like pressure, stability, etc. Besides, the methodology could be useful to assess environmental studies, where indoor radon is measured.

Lo público en lo privado : la calle elevada como catalizador del encuentro colectivo

En la actualidad, el individualismo social originado por las nuevas sociedades de la información, la crisis económica, y, aún más acusado por aquella arquitectura que busca la máxima rentabilidad, ha provocado una creciente incomunicación entre las personas que comparten los mismos espacios residenciales. La presente tesis doctoral aborda el estudio del espacio común dentro del proyecto de vivienda colectiva, desde la noción de espacio intermedio, entendido como frontera espacial –entre el espacio público de la ciudad y la atmosfera íntima de la vivienda– donde tienen lugar los encuentros sociales entre residentes. El principal objetivo de la investigación es rescatar y poner en valor principios básicos del diseño arquitectónico –muchos de ellos en desuso– que mejoran la calidad del espacio colectivo y favorecen la aparición de una atmósfera agradable para el encuentro interpersonal, así como un intento de codificación de estos aspectos, atendiendo a criterios conceptuales que definen el espacio público contemporáneo. La hipótesis de partida se basa en la consideración del proyecto de viviendas como modelo análogo al proyecto urbano de la ciudad –con el que guarda sugerentes similitudes–, y los espacios intermedios como espacio de referencia que pone en valor aquello que liga – integrado en el propio proyecto–. Este supuesto básico ha permitido a diferentes autores poner en relación fecunda el diseño de la casa, el edificio y la ciudad, con el individuo, la comunidad y la sociedad; y ha posibilitado plantear la trasposición de conceptos arquitectónicos fructíferos, en relación con el espacio público –usando como representante la idea de calle elevada–, que ahora pueden enriquecer el entorno privado del edificio. Sirviéndose de instrumentos específicos de la disciplina arquitectónica, la tesis trata de explicar la devaluación a nivel social de los espacios colectivos, derivada de la construcción en altura y del uso excesivo de la estandarización en el proyecto de viviendas a partir del período de postguerra, e intensificada en el postmodernismo por la revolución de las comunicaciones. Se puede así reorientar el diseño de los proyectos de vivienda colectiva no como una simple agrupación de viviendas que favorecen la incomunicación, sino tratando de impulsar unas edificaciones que potencien la comunicación interpersonal. La reunión y reagrupación de un vocabulario arquitectónico específico, acorde con la complejidad social intrínseca en los espacios colectivos, amplia el alcance de los conceptos tratados. Dicha terminología se basa principalmente en mecanismos de cualificación espacial y permite evaluar la dimensión colectiva de la esfera semipública en el edificio de viviendas. ABSTRACT Currently, the social individualism caused by the new societies of information, the economic crisis and even more by architecture, which looks for maximum profitability, has led to a rising lack of communication between people that share the same living space. This doctoral thesis deals with the study of common space, which is based on the notion of in-between space, within the collective housing project. It is considered as a spatial frontier –between the public space of the city and the intimate atmosphere of the housing– where social contact between residents takes place. The main purpose of this research is to collect basic principles of architectural design –many of them no longer in use– that improve the quality of collective space. Following conceptual criteria that define the contemporary public space, they encourage the emergence of a pleasant atmosphere for interpersonal meeting as well as an attempt to codify these aspects. The initial hypothesis is based on the consideration of the housing project as a model analogous to the urban project of the city, with which it bears some similarities. Furthermore, it is based on the in-between spaces as space of reference that valuates what binds – integrated in the project-. That basic supposition has served various authors to connect the design of the house, the building and the city with the individual, the community and the society. In addition –regarding public space and using the idea of the street in the sky as representative–, it has enabled to bring up the transposition of productive architectural concepts, which can now enrich the private environment of the building. Using specific architectural instruments, this thesis deals with explaining the social devaluation of collective spaces. It has resulted from the high rise building construction as well as from the excessive standardization in the housing project since the postwar period and is intensified by the communications revolution in postmodernism. Thus, it is possible to change the design of collective housing projects not as a mere cluster of dwellings that enhance isolation, but by trying to promote buildings that improve interpersonal communication. The collection and regrouping of a specific architectural vocabulary, in accordance with the social complexity inherent in collective spaces, expands the scope of the discussed concepts. Such terminology is mainly based on qualifying spatial strategies and allows to assess the collective dimension of the semi-public sphere in dwelling.

Determinación y caracterización de los indicadores que intervienen en un sistema integral de iluminación natural y protección solar : aplicado a la incorporación de bandejas en los huecos de fachadas existentes

En esta tesis se estudia cómo lograr el equilibrio entre dos fenómenos naturales que afectan a los huecos de fachadas: la iluminación natural y la ganancia solar. Es decir, el cómo, conseguir la optimización de la iluminación natural que se introduce a través de las ventanas existentes, sin realizar una laboriosa intervención de sustitución de las mismas y el cómo, conseguir la protección de la radiación solar directa de la zona acristalada, para evitar tanto las ganancias térmicas innecesarias como el deslumbramiento que afecta a la calidad lumínica de los recintos. Para el desarrollo esta investigación se ha propuesto una metodología de estudio dividida en dos fases: La primera, de Análisis y Diagnóstico, en la que se han de definir los estándares a cumplir y las variables con las que se evaluarán las bandejas. Y, la segunda, de Evaluación y Comprobación en la que se han de establecer los criterios de valoración y ponderación de cada variable. En la primera fase, se definirán las variables físico-ambientales, para lo que se seleccionarán algunas ciudades a estudiar, a las cuales se les estudiará las necesidades de confort térmico, se determinarán las dimensiones que deben tener las protecciones solares en esas ciudades, además se determinarán las actuaciones a realizar en los huecos de fachada según sea su posición en el plano vertical de la misma. Así mismo, se plantea hacer un análisis de casos reales, para lo que se caracterizarán desde el punto de vista lumínico algunas viviendas, realizando medidas “in situ” y comparando resultados con los que se obtienen de los programas de simulación, para seleccionar las viviendas en las que la realidad y la simulación se aproximen más, una de estas viviendas servirá de modelo en las simulaciones que se realizará en la segunda fase. También, en esta primera fase, mediante un modelo neutro, se estudiará el comportamiento térmico y lumínico del tamaño del hueco en el que se insertará la bandeja posteriormente, para luego estudiar la posición de la bandeja en el plano vertical de la ventana, desde el punto de vista ergonómico. Y finalmente se estudiará, el comportamiento térmico y lumínico del modelo con la bandeja ubicada a 40, 50 y 60cm del techo. En la segunda fase, se establecerá la valoración y ponderación de las variables con las que seleccionar la bandeja que mejor equilibre los aspectos térmicos y lumínicos, teniendo en cuenta estrategias pasivas de acondicionamiento ambiental, como favorecer las ganancias solares en invierno en horas diurnas y evitar las pérdidas de calor en horas nocturnas; y en verano implementar sistemas de sombreamiento en la zona acristalada para evitar las ganancias de calor; y, tanto en verano como en invierno, aprovechar la iluminación natural, para favorecer la iluminancia útil y evitar el deslumbramiento. Una vez definidos los criterios de valoración y ponderación se aplicará a la evaluación térmica y lumínica del modelo neutro con la bandeja, consiguiendo seleccionar la bandeja con mejor comportamiento. Posteriormente se comprobará la metodología de estudio desarrollada en el modelo seleccionado, se evaluará el comportamiento térmico y lumínico, con la incorporación de algunas alternativas de bandeja. Con esta investigación se quiere demostrar que mediante la aplicación de esta metodología de estudio, es posible evaluar y seleccionar bandejas que respondan a las necesidades requeridas en distintos casos de estudio, por lo que se considera que, la bandeja puede ser un elemento arquitectónico aplicable tanto en rehabilitación como en nueva construcción, de espacios en los que sea necesario mejorar sus condiciones lumínicas y térmicas simultáneamente. ABSTRACT This thesis studies how to balance two natural events that affect the window opening of facades: daylighting and solar gain. That is to say, how to achieve optimization of natural light that gets in through the existing windows, without making a laborious intervention of replacing them and how to get protection from direct solar radiation from the glass area, to avoid unnecessary heat gain and glare affecting the light quality of the enclosures. To develop this research, it has been proposed a methodology of study divided into two phases: First phase, Analysis and Diagnostics, in which the variables with which the light shelf are evaluated will be defined along with the standards the light shelves will meet. The second phase, Assessment and Verification, in which the assessment criteria and weighting of each variable will be established. In the first phase, the physical and environmental variables shall be defined, various cities will be selected to be studied, and in each the needs of thermal comfort will be determined along with the dimensions of shading devices in the cities. In addition the actions to be taken in the window opening of the façade will be determined, depending on their position in the vertical plane. An analysis of real cases will be undertaken, which will be characterized from the luminous point of view, performing "in situ" measurements and comparing results with those obtained from simulation programs, to select places/dwellings where reality and simulation are closer, one of these places/dwellings will be a model, in the simulations to perform at the second phase. Also, in this first phase, by a neutral model, the thermal and light behavior of the size of the window opening will be studied, in which the light shelf is inserted later, the position of the light shelf in the vertical plane of the window is studied, from an ergonomic point of view. And finally to study the thermal and light behavior of the model with the light shelf located at 40, 50 and 60cm from the ceiling. In the second phase, the evaluation and weighting of the variables will be established selecting the light shelf that best balances the thermal and daylighting aspects, taking into account passive environmental conditioning strategies; such as getting solar gains in winter during daylight hours, and preventing heat loss during the night hours; and in summer implementing shading systems in the glazing area to avoid heat gains. And in both summer and winter, taking advantage of natural lighting, to improve useful illuminance and avoid glare. Once defined, the evaluation criteria and weighting will be applied to thermal and daylighting evaluation to the neutral model with the light shelf, the best performing light shelf will be selected. The study methodology developed in the selected model will be verified the thermal and daylighting performance with the addition of some light shelf alternative will also be studied. With this research, we want to show that by applying this study methodology it is possible to evaluate and select the light shelf that meets the needs required in different case studies, so it is considered that the light shelf may be an applicable architectural element in both refurbishment and new construction of spaces where necessary to improve their daylighting and thermal conditions simultaneously.

El sistema de escuelas primarias de Juan O'Gorman, arquitecto : modernidad y eficiencia

El proceso de proyecto, llevado a cabo por Juan O’Gorman, para proyectar y construir más de veinticinco Escuelas Primarias en el Distrito Federal en menos de seis meses en 1932, necesariamente debió regirse por una metodología que permitiera conseguirlo. Esta investigación plantea la existencia de un método de proyecto que engloba toda la arquitectura de la etapa funcionalista de O’Gorman. Se considera la metodología, denominada en esta tesis Sistema Modular de las Escuelas Primarias, como un procedimiento proyectual evolutivo, conseguido a través de una investigación y experimentación continua. Inicia en 1929 con la realización de dos proyectos de vivienda particular, continúa con la génesis de un esquema de modulación que surge en unos proyectos de vivienda colectiva, se perfecciona en los proyectos de Escuelas Primarias del D.F. introduciendo criterios de estandarización y culmina con la adaptación a diversas circunstancias geométricas y climáticas que define la ubicación, en los casos concretos de la Escuela Vocacional Industrial de Tolsá y Tresguerras y la Escuela Primaria de Tampico en 1934. Este planteamiento destaca el valor de la obra funcionalista de aquel joven arquitecto, no sólo por lo novedoso que este nuevo lenguaje supuso en el México neo-colonial de los años 30, sino especialmente por la importancia que significó para la arquitectura mexicana contemporánea, la sistematización de procesos de proyecto -modulación y estandarización- para abordar una arquitectura inexistente en la época -la arquitectura social- de manera moderna y eficiente. La metodología empleada en la tesis implica la catalogación y mapeado de las Escuelas Primarias del D.F., lo cual aporta documentación original inédita. ABSTRACT The project process, carried out by Juan O’Gorman, to design and build more than twenty five elementary schools in less than six months in Mexico City in 1932, must have necessarily been governed by a thorough methodology in order to achieve this. This research posits the existence of a project method that encompasses all the architecture of O’Gorman’s functionalist stage. The methodology, known as “Modular System of Elementary Schools” in this thesis, is regarded as an evolutionary proyectual process, achieved through continuous research and experimentation. This methodology, which started in 1929 with the completion of two projects of private dwellings, continued with the creation of a modulation scheme arising from collective housing projects, later perfected in the Elementary School projects of Mexico City by introducing standardization criteria. Finally, it culminated in the adaptation to various geometric and climatic circumstances defined by the location, in the specific cases of the Industrial Vocational School of Tolsá and Tresguerras and Tampico’s Elementary School in 1934. This approach highlights the value of the young architect’s functionalist work, not only for the novelty of this new language in the neo-colonial Mexico of the 1930s, but especially because of the importance it meant to contemporary Mexican architecture, the systematization of project processes, -modulation and standardization- and addressing a nonexistent ‘social architecture’ at the time in a modern and efficient way. The methodology used in this thesis involves cataloging and mapping O’Gorman’s Elementary Schools in Mexico City, which provides unprecedented original documentation.

J.A.D.E. jardín y arquitectura doméstica del este: (la casa contemporánea japonesa, el refugio y el jardín, Tokio: 1991-2011)

El capítulo 1 de esta tesis doctoral describe conceptos relativos a la ontología y a la arquitectura como, por ejemplo, la cuestión de “El lugar” o “Basho” o el espacio visto desde un punto de vista filosófico. En este capítulo se examinan las diferencias y similitudes entre la ideología oriental y la filosofía de occidente a lo largo de la historia y se esbozan los puntos comunes entre ambas en cuestiones que atañen al habitar. En el capítulo 2, estos conceptos se enumeran y ordenan y se extraen diferentes conclusiones en cuanto a la percepción de valores como el espacio o el vacío, fundamentales para entender la arquitectura y el paisaje en las culturas de Oriente y Occidente. El capítulo 3 describe el paisaje oriental y el jardín chino a modo de prólogo del de Japón. Este capítulo introduce al lector en la historia del jardín y explica las transformaciones que éste ha sufrido a lo largo de la historia de China. El capítulo 4 es una asimilación de los conceptos examinados en los capítulos 1,2 y 3 y en él se analizan los aspectos compositivos fundamentales del jardín chino y sus elementos como, por ejemplo, el centro, el límite, el agua o la montaña. El capítulo 5 consiste en una introducción al paisaje japonés que comienza con el estudio de su geografía, su lengua, su literatura y sus períodos históricos más importantes previos a la era moderna: la era primitiva “Jomon”, la era “Yayoi”, los tres Shogunatos y la Revolución Meiji. La segunda parte del capítulo 5 describe los jardines japoneses a lo largo de la historia tales como el jardín Karesansui, los jardines de Kioto o el arte del jardín Tatebana, entre otros. El capítulo 6 comienza con una copia del texto medieval japonés, “HOJOKI”. Al igual que en los capítulos 2 y 4, en el capítulo 6 se extraen los valores del capítulo anterior, esta vez, mediante un comentario de texto. En esencia, este libro demuestra la importancia de la “cabaña en la naturaleza” para la cultura japonesa, así como la relación del espacio doméstico y el jardín a lo largo de su historia. El capítulo 7 describe la evolución del paisaje de la ciudad china en paralelo a la evolución del paisaje urbano japonés que se desarrolla en el capítulo 9. El capítulo 8 es un nexo de unión entre los capítulos 7 y 9 puesto que explica las influencias paisajísticas y urbanas mutuas entre las culturas china y japonesa a lo largo de la historia como es el caso del trazado de las antiguas ciudades capitales chinas y japonesas o el de los paisajes y urbes proyectados sobre la topografía de Manchuria durante la ocupación japonesa de China. El capítulo 9 describe el paisaje japonés moderno, sus ciudades y sus paisajes interurbanos como, por ejemplo, el Tokai-do. A continuación describe la evolución de la arquitectura y el jardín japonés a lo largo del siglo XX, los principales movimientos de vanguardia, las circunstancias económicas que llevaron al país a la crisis de los 90 y la lenta recuperación económica posterior. Por último, este capítulo explica la destrucción del paisaje del norte tras El Gran Terremoto del Este del 2011 y su recuperación a corto plazo. El capítulo 10 se compone de tres entrevistas a tres figuras relevantes del mundo académico y de la arquitectura japonesa. Algunos de los temas que exponen son la arquitectura doméstica japonesa, el jardín y la naturaleza de esta cultura, la situación de la ciudad de Tokio o el rol del arquitecto en la sociedad contemporánea, entre otros. Además de estas cuestiones, se debate acerca de los recursos y la recuperación del país tras El Gran Terremoto del Este de Japón. Finalmente, el capítulo 11 consiste en un estudio en profundidad acerca del paisaje de la ciudad de Tokio y el espacio doméstico y el jardín en base a los conceptos estudiados en los capítulos 1 y 2 y en relación a los valores paisajísticos vistos en los capítulos 3,4,5 y 6, además de los temas urbanos y topográficos estudiados en los capítulos 7,8,9 y 10. En este capítulo se estudia la figura del sujeto individual y colectivo, el refugio, el jardín, las acciones urbanas del Machizukuri, el parque y la morfología y evolución de los barrios centrales de Tokio y sus espacios domésticos y parques y jardines vistos a través de los datos estadísticos proporcionados por el gobierno. Además, el texto estudia un total de 21 casos seleccionados y analizados a través de la comparación de cerca de 800 viviendas domésticas publicadas entre 1991 y 2011 en las revistas de gran prestigio nacional e internacional, Shinkenchiku Jutakutokushu y GA Houses. Tras el análisis de los casos de estudio, se extraen una serie de conclusiones y clasificaciones del jardín en el espacio doméstico del centro de Tokio en dicho periodo. Los últimos tres capítulos de la tesis doctoral se dividen en: una traducción al inglés del resumen y las conclusiones más importantes del capítulo 11 (capítulo 12) una conclusión y resumen homólogos en japonés (capítulo 13) y un cuaderno de dibujos a mano realizado por la autora sobre especies botánicas naturalizadas domésticas de la ciudad de Tokio (capítulo 14) ABSTRACT Chapter 1 of this Ph.D. thesis describes concepts related to ontology and architecture like the issue of “The place” in Japan, or “The space” as seen from a philosophic point of view. In this chapter, the differences between the essential ancient Asian ideology and the philosophical contemporary thought of the East are discussed, and at the same time the transcendental thought coming from the West is analysed and compared to both of them. In Chapter 2 these concepts are analysed specifically in the field of “inhabiting the domestic space” and the text fathoms the common points between Eastern and Western thought relating to the house and the garden. Chapter 3 describes the oriental landscape and garden of China as a prologue to that of Japan. This chapter starts with a brief description of the history of the garden in the East and the West and introduces the reader into the geography and changes that have taken place in China since the birth of its culture. Chapter 4 entails a brief assimilation of what has been deduced from chapters 1, 2 and 3. In this chapter the compositive and design aspects of the Chinese garden are described, aspects such as centre, limit, the element of the mountain, emptiness, water, and vision or the theatre. Chapter 5 is an introduction to the history of landscape and architecture in Japan that starts with a geographical insight into the country and with a short summary about the language, the primitive “Jomon” culture, the “Yayoi” era , the three Shogunates.and the Meiji Revolution. In the second part of chapter 5, the text describes Japanese gardens throughout history, for example the Karesansui garden, the history of Kyoto and its gardens, the garden in relationship with art and with Japanese literature or the art of Tatebana. Chapter 6 starts with a copy of the medieval text “HOJOKI” and discusses issues such as the meaning of “the hut in the nature” for Japanese culture and its relationship with the domestic space and the garden. Chapter 7 discusses the development of cities in the landscape in Chinese culture in parallel with an observation of the evolution of cities in Japanese culture and landscape. Chapter 8 is the crux of the Ph.D. research as it explains the mutual influences of landscape, urban planning, construction and architecture between Japan in China. Chapter 9 describes the Japanese urban planning since the very first urban developments and develops a study on the evolution of the Japanese cities and roads (like the Tokai-do) in the landscape. Also, it describes the reconstruction of the cities of Japan after the Second World War, the cultural vanguard movements, the economical circumstances that led to the Japan´ s economic crisis of the 90´s and the slow recovery of its economy. Also, at the end of this chapter, the text analyses the event of the Great East Japan Earthquake of 211. Chapter 10 of this Ph.D. research is composed of a number of interviews with architects and professors about architecture, nature in the domestic space, the role of the architect nowadays in addition to facts about energy and about the Great East Japan Earthquake . Finally, chapter 11 consists of a deep study concerning the current situation in the city of Tokyo and the relationship between its domestic spaces (dwellings) and gardens based on the philosophical values studied in chapters 1 and 2, aswell as the landscape values of the garden studied in chapters 3,4,5, and 6 plus the information about the cities in the landscape studied in chapters 7,8, 9 and 10. In this chapter the main goal is to study the human being, the refuge, the garden, the urban planning actions of Machizukuri, the park and the morphology and evolution of the central quarters of Tokyo and of its domestic spaces and parks seen through the statistical data provided by the Japanese government in the last decades. Also, the text provides a study on 21 cases selected and analysed through the comparison of around 800 domestic spaces designed in between 1991 and 2011 and published in “Shinkenchiku Jutakutokushu” and “GA Houses” magazines. After these study cases, a number of conclusions are developed and also a classification of the domestic garden in the center of Tokyo. The last three chapters of this Ph.D. work are divided in: the translation to English of the summary and main conclusions of chapter 11 of the research in Chapter 12, the translation to Japanese of the summary and main conclusions of chapter 11 of the research in Chapter 13, and a collection of hand-drawings done by the author about the botanical species found in the gardens of the domestic realms of Tokyo in Chapter 14.

Comportamiento térmico y mecánico del yeso con adiciones de aerogel de sílice granulado

La presente tesis doctoral aborda el estudio de un nuevo material mineral, compuesto principalmente por una matriz de yeso (proveniente de un conglomerante industrial basado en sulfato de calcio multifase) y partículas de aerogel de sílice hidrófugo mesoporoso, compatibilizadas mediante un surfactante polimérico, debido a su alto carácter hidrófugo. La investigación se centra en conocer los factores que influyen en las propiedades mecánicas y conductividad térmica del material compuesto generado. Este estudio pretende contribuir al conocimiento sobre el desarrollo de nuevos morteros de elevado aislamiento térmico que puedan ser utilizados en la rehabilitación energética de edificios de viviendas existentes, debido a que estos representan gran parte del consumo energético del parque de viviendas de España, aunque también a nivel internacional. De los materiales utilizados para desarrollar los morteros estudiados, el yeso, además de ser un material muy abundante, especialmente en España, requiere una menor cantidad de energía para la fabricación de un conglomerante (debido a una menor temperatura de fabricación), en comparación con el cemento o la cal, por lo que presenta una menor huella de carbono que estos últimos. Por otro lado, el aerogel de sílice hidrófugo mesoporoso es, de acuerdo con la documentación disponible, el material que posee actualmente la mayor capacidad de aislamiento térmico en el mercado. El desarrollo de nuevos morteros minerales con una capacidad de aislamiento térmico mayor que los materiales aislantes utilizados tradicionalmente, tiene una aplicación relevante en los casos de rehabilitación energética de edificios históricos y patrimoniales, en los que se requiere la aplicación del aislamiento por el interior de la fachada, ya que este tipo de soluciones tienen el inconveniente de reducir el espacio habitable de las áreas involucradas, especialmente en zonas climáticas en las que el aislamiento térmico puede suponer un espesor considerable, por lo que es ideal utilizar materiales de altas prestaciones de aislamiento térmico capaces de aportar el mismo nivel de aislamiento (o incluso mayor), pero en un espesor considerablemente menor. La investigación se desarrolla en tres etapas: bibliográfica, experimental y de simulación. La primera etapa, parte del estudio de la bibliografía existente, relacionada con materiales aislantes, incluyendo soluciones basadas, tanto en morteros aislantes, como en paneles de aislamiento térmico. La segunda, de carácter experimental, se centra en estudiar la influencia de la microestrucrura y macroestructura, del nuevo material mineral, en las propiedades físicas elementales, mecánicas y conductividad térmica del compuesto. La tercera etapa, mediante una simulación del consumo energético, consiste en cuantificar teóricamente el potencial ahorro energético que puede aportar este material en un caso de rehabilitación energética en particular. La investigación experimental se centró principalmente en conocer los factores principales que influyen en las propiedades mecánicas y conductividad térmica de los materiales compuestos minerales desarrollados en esta tesis. Para ello, se llevó a cabo una caracterización de los materiales de estudio, así como el desarrollo de distintas muestras de ensayo, de tal forma que se pudo estudiar, tanto la hidratación del yeso en los compuestos, como su posterior microestructura y macroestructura, aspectos fundamentales para el entendimiento de las propiedades mecánicas y conductividad térmica del compuesto aislante. De este modo, se pudieron conocer y cuantificar, los factores que influyen en las propiedades estudiadas, aportando una base de conocimiento y entendimiento de este tipo de compuestos minerales con aerogel de sílice hidrófugo, no existiendo estudios publicados hasta el momento de finalización de esta tesis, con la aproximación al material propuesta en este estudio, ni con yeso (basado en sulfato de calcio multifase), ni con otro tipo de conglomerantes. Particularmente, se determinó la influencia que tiene la incorporación de partículas de aerogel de sílice hidrófugo, en grandes proporciones en volumen, en un compuesto mineral basado en distintas fases de sulfato de calcio. No obstante, para llevar a cabo las mezclas, fue necesario utilizar un surfactante para compatibilizar este tipo de partículas, con el conglomerante basado en agua. El uso de este tipo de aditivos tiene una influencia, no solo en el aerogel, sino en las propiedades del compuesto en general, dependiendo de su concentración, por lo que se establecieron dos porcentajes de adición: la primera, determinada a partir de la cantidad mínima necesaria para compatibilizar las mezclas (0,1% del agua de amasado), y la segunda, como límite superior, la concentración utilizada habitualmente a nivel industrial para estabilizar burbujas de aire en hormigones espumados (5%). El surfactante utilizado mostró la capacidad de modificar la superficie del aerogel, cambiando el comportamiento de las partículas frente al agua, permitiendo una invasión parcial de su estructura porosa, por parte del agua de amasado. Este comportamiento supone un aumento muy importante en la relación agua/yeso, afectando el hábito cristalino e influenciando negativamente las propiedades mecánicas de la matriz de yeso, presentando un efecto aún notable a mayor concentración de surfactante (5%). En cuanto a las propiedades finales alcanzadas, fue posible lograr un compuesto mineral ultraligero (200 kg/m3), con alrededor de un 60% de aerogel en volumen y de alta capacidad aislante (0,028 W/m•K), presentando una conductividad térmica notablemente menor que los morteros aislantes del mercado, e incluso también menor que la de los aislantes tradicionales basado en las lanas minerales o EPS; no obstante, con la limitante de presentar bajas propiedades mecánicas, condicionando su posible aplicación futura. Entre los factores principales relacionados con las propiedades mecánicas, se encontró que estas dependen exponencialmente del volumen de yeso en el compuesto; no obstante, factores de segundo orden, como el grado de hidratación, o una mejor distribución del conglomerante entre las partículas de aerogel, debido al aumento de la superficie específica del polvo mineral, pueden aumentar las propiedades mecánicas entre el doble y el triple, dependiendo del volumen de aerogel en cuestión. Además, se encontró que el aerogel, en conjunto con el surfactante, es capaz de introducir una gran cantidad de aire (0,70 m3 por cada m3 de aerogel), que unido al agua evaporada (no consumida por el conglomerante durante la hidratación), el volumen de aire total alcanza, generalmente, un 40%, independientemente de la cantidad de aerogel en la mezcla. De este modo, el aire introducido en la matriz desplaza las proporciones en volumen del aerogel y del yeso, disminuyendo, tanto las propiedades mecánicas, como la capacidad aislante de compuesto mineral. Por otro lado, la conductividad térmica mostró tener una dependencia directa de la contribución de las tres fases principales en el compuesto: yeso, aerogel y aire ocluido. De este modo, se pudo desarrollar un modelo matemático, adaptado de uno existente, capaz de calcular, con bastante precisión, la relación de los tres componentes mencionados, en la conductividad térmica de los compuestos, para el rango de volúmenes y materiales utilizados en esta tesis. Finalmente, la simulación del consumo energético realizada a una vivienda típica de España, de los años 1900 a 1959 (basada en muros de ladrillo macizo), para las zonas climáticas estudiadas (A, D y E), permitió observar el potencial ahorro energético que puede aportar este material, dependiendo de su espesor, como aislamiento interior de los muros de fachada. Particularmente, para la zona A, se determinó un espesor óptimo de 1 cm, mientras que para la zona D y E, 3,5 y 3,9 cm respectivamente. En este sentido, el nuevo material estudiado es capaz de disminuir, entre un 35% y un 80%, el espesor de la capa aislante, en comparación con paneles de lana de roca o los morteros minerales de mayor capacidad aislante del mercado español respectivamente. ABSTRACT The present doctoral thesis studies a new mineral-based composite material, composed by a gypsum matrix (based on an industrial multiphase gypsum binder) and mesoporous hydrophobic silica aerogel particles, compatibilized with a polymeric surfactant due to the high hydrophobic character of the insulating particles. This study pretends to contribute to the development of new composite insulating materials that could be used in energy renovation of existing dwellings, in order to reduce their high energy consumption, as they represent a great part of the total energy consumed in Spain, but also internationally. Between the materials used to develop de studied insulating mortars, gypsum, besides being an abundant material, especially in Spain, requires less energy for the manufacture of a mineral binder (due to lower manufacturing temperatures), compared to lime or cement, thus presenting lower carbon footprint. In other hand, the hydrophobic mesoporous silica aerogel, is, according to the existing references, the material with the highest know insulating capacity in the market. The development of new mineral mortars with higher thermal insulation capacity than traditional insulating materials, presents a relevant application in energy retrofitting of historic and cultural heritage buildings, in which implies that the insulating material should be installed as an internal layer, rather than as an external insulating system. This type of solution involves a reduced internal useful area, especially in climatic zones where the demand for thermal insulation is higher, and so the insulating layer thickness, being idealistic to use materials with very high insulating properties, in order to reach same insulating level (or higher), but in lower thickness than the provided by traditional insulating materials. This research is developed in three main stages: bibliographic, experimental and simulation. The first stage starts by studying the existing references regarding thermally insulating materials, including existing insulating mortars and insulating panels. The second stage, mainly experimental, is centered in the study of the the influence of the microstructure and macrostructure in the physical and mechanical properties, and also in the thermal conductivity of the new mineral-based material. The thirds stage, through energy simulation, consists in theoretically quantifying the energy savings potential that can provide this type of insulating material, in a particular energy retrofitting case study. The experimental research is mainly focused in the study of the factors that influence the mechanical properties and the thermal conductivity of the thermal insulating mineral composites developed in this thesis. For this, the characterization of the studied materials has been performed, as well as the development of several experimental samples, in order to study the hydration of the mineral binder within the composites, but also the final microstructure and macrostructure, fundamental aspects for the understanding of the composite’s mechanical and insulating properties. Thus, is was possible to determine and quantify the factors that influence the studied material properties, providing a knowledge base and understanding of mineral composites that comprises mesoporous hydrophobic silica aerogel particles, being the first study up to date regarding the specific approach of the present study, regarding not just multiphase calcium sulfate plaster, but also other mineral binders. Particularly, the influence of the incorporation of hydrophobic silica aerogel particles, in high volume ratios into a mineral compound, based on different phases of calcium sulfate has been determined. However, to perform mixing, it is necessary to use a surfactant in order to compatibilize these particles with the water-based mineral binder. The use of such additives has an influence, not only in the aerogel, but the overall properties of the compound, so two different surfactant concentration has been studied: the first, the minimum amount of surfactant (used in this thesis) in order to develop the slurries (0.1% concentration of the mixing water), and the second, as the upper limit, the concentration usually used industrially to stabilize air bubbles in foamed concrete (5%). One of the side effects of using such additive, was the modification of the aerogel particles, by changing their behavior in respect to water, generating a partial invasion of the aerogel’s porous structure, by the mixing water. This behavior produces a very important increase in water/binder ratios, affecting the crystal habit and negatively influencing the mechanical properties of the gypsum matrix. This effect further increased when a higher concentration of surfactant (5%) is used. Regarding final materials properties, it was possible to achieve an ultra-lightweight mineral composite (200 kg/m3), with around 60% by volume of aerogel, presenting a very high insulating capacity (0.028 W/m•K), a noticeable lower thermal conductivity compared to the insulating mortars and traditional thermal insulating panels on the market, such as mineral wool or EPS; however, the limiting factor for future’s material application in buildings, is related to the very low mechanical properties achieved. Among the main factors related to the mechanical properties, it has been found an exponential correlation to the volume of gypsum in the composite. However, second-order factors such as the degree of hydration, or a better distribution of the binder between the aerogel particles, due to the increased surface area of the mineral powder, can increase the mechanical properties between two to three times, depending aerogel volume involved. In addition, it was found that the aerogel, together with the surfactant, is able to entrain a large amount of air volume (around 0.70 m3 per m3 of aerogel), which together with the evaporated water (not consumed by the binder during hydration), can reach generally around 40% of entrained air within the gypsum matrix, regardless of the amount of aerogel in the mixture. Thus, the entrained air into the matrix displaces the volume proportions of the aerogel and gypsum, reducing both mechanical and insulating properties of the mineral composite. On the other hand, it has been observed a direct contribution of three main phases into the thermal conductivity of the composite: gypsum, aerogel and entrained air. Thus, it was possible to develop a mathematical model (adapted from an existing one), capable of calculating quite accurate the thermal conductivity of such mineral composites, from the ratio these three components and for the range of volumes and materials used in this thesis. Finally, the energy simulation performed to a typical Spanish dwelling, from the years 1900 to 1959 (mainly constructed with massive clay bricks), within three climatic zones of Spain (A, D and E), showed the energy savings potential that can provide this type of insulating material, depending on the thickness of the applied layer. Particularly, for the climatic A zone, it has been found an optimal layer thickness of 1 cm, while for zone D and E, 3.5 and 3.9 cm respectively. In this manner, the new studied materials is capable of decreasing the thickness of the insulating layer by 35% and 80%, compared with rock wool panels or mineral mortars with the highest insulating performance of the Spanish market respectively.